Membraanafsluiter: Gedetailleerd overzicht en selectiegids

Membraankleppen zijn regelkleppen die de mediastroom kunnen toestaan, blokkeren en smoren. Door hun ontwerp kunnen ze omgaan met vloeistoffen met vaste deeltjes (bijv. slurries) en ze werken ook goed in toepassingen met hoge hygiënevereisten (bijv. voeding en dranken en farmaceutica). Dit artikel geeft een compleet overzicht van membraanafsluiters om te helpen bij de keuze voor een toepassing.

Inhoudsopgave

• Wat is een membraanafsluiter?
• Ontwerp
• Werking
• Types
• Materialen
• Selectiegids
• Voor- en nadelen
• FAQs

Wat is een membraanafsluiter?

Een membraanafsluiter regelt de mediastroom met behulp van een flexibel membraan dat op en neer beweegt om de stroom toe te laten of te blokkeren. Membraankleppen kunnen ook vloeistoffen smoren en zo hun debiet regelen. Deze kleppen kunnen handmatig, elektronisch of pneumatisch worden bediend. Het relatief eenvoudige ontwerp van een membraanafsluiter voorkomt een aanzienlijke opeenhoping van deeltjes (bijv. slib) uit de vloeistof, wat betekent dat membraanafsluiters niet snel verstopt raken. Daarom zijn membraanafsluiters bijzonder geschikt voor slurrymedia.

Ontwerp

Zoals te zien is in Figuur 2, heeft een membraanafsluiter de volgende primaire onderdelen:

• Actuator (A): Een handmatige membraanafsluiter heeft een handwiel voor de bediening. Pneumatische en elektronische actuators kunnen worden gebruikt in plaats van het handwiel.
• Stam (B): De stang verbindt de actuator met de compressor. De actuator beweegt de stang op en neer, waardoor de compressor op en neer beweegt.
• Compressor (C): De compressor is schijfvormig. Het verbindt de stang met het membraan en verdeelt de kracht van de stang om het smoren en de controle te verbeteren.
• Diafragma (D): Het membraan is een rubberen schijf die omhoog komt om de doorstroming mogelijk te maken en omlaag gaat naar de klepzitting om de doorstroming te blokkeren.
• Motorkap (E): Het bovendeel wordt op het klephuis geschroefd. Het beschermt de klepsteel en de pakking tegen de omgeving. Bonnetten in goed werkende membraanafsluiters hebben geen interactie met de media.
• Ventiellichaam (F): Media die door de klep stromen, gaan door het klephuis. Het volume van het kleplichaam bepaalt de stroomsnelheid van de klep wanneer deze volledig open is.

Werking

Een membraanafsluiter gebruikt een elastomeer of kunststof membraan om de stroming door de afsluiter te regelen. Membraankleppen zijn multi-turn kleppen, wat betekent dat de stang meer dan 360° moet draaien om de klep volledig te openen of te sluiten. Bij bediening beweegt het membraan naar de klepzitting toe of ervan weg. De mate waarin het membraan van de zitting wordt opgetild, bepaalt de stroomsnelheid. Wanneer het membraan sluit, drukken de randen ervan tegen de randen van de klepzitting en vervormt de rest van het membraan. Wanneer het membraan vervormt, sluit het perfect aan op de onderkant van de klepzitting en zorgt het voor een goede afdichting.

Types

Membraanafsluiters zijn er in twee hoofdtypen: stuwmembraanafsluiters en rechte/vollepoortmembraanafsluiters.

Weir-membraanafsluiters

Stuwmembraankleppen hebben een verhoogde rand (weir) in het midden van het klephuis. Het membraan drukt tegen de nok om een afdichting te vormen. Door deze nok is er minder ruimte voor de klep om volledig te sluiten, waardoor het membraan minder wordt belast. Deze membraanafsluiter is geschikt voor het regelen van lage debieten (vacuüm) en hoge debieten. Een nadeel is een verhoogde drukval over de klep.

Membraanklep met volledige poort

Bij volpoort membraanafsluiters sluit het membraan af op de onderkant van de klepzitting. Geen enkele stuw belemmert de doorstroming. Daarom is er een lagere drukval over membraanafsluiters met volledige doorlaat. Deze kleppen zijn beter voor toepassingen met een hoge stroomsnelheid. Een nadeel is meer slijtage van het membraan door het afdichtingsproces.

Materialen

Membraanafsluiters zijn verkrijgbaar in verschillende materialen, waardoor ze geschikt zijn voor meerdere toepassingen. Aangezien de klepbehuizing en het materiaal van het membraan in contact komen met de media, is het belangrijk om meer te weten te komen over materiaalbestendigheid, wat te vinden is in onze gids over chemische bestendigheid van materialen.

Materialen klephuis

Typische materialen voor de klepbehuizing zijn PVC, roestvrij staal, messing, brons en gietijzer. Het materiaal moet bestand zijn tegen de omgeving en de media die er doorheen stromen. Roestvrij staal wordt bijvoorbeeld vaak gekozen voor toepassingen die steriele omstandigheden vereisen (bijv. voeding en dranken).

Materiaal diafragma

Het materiaal van het membraan is flexibel zodat de klep correct kan werken. De materialen die beschikbaar zijn voor het membraan beperken de maximumtemperatuur waarbij de klep kan werken.

• EPDM: EPDM is bestand tegen corrosie en is compatibel met alkaliën en alcoholen. Het is niet geschikt voor petroleumproducten. Dit materiaal werkt tussen -6 °C en 110 °C (-20 °F tot 230 °F).
• PTFE: PTFE-membranen zijn ook zeer corrosiebestendig en hebben een veel breder temperatuurbereik: -184 °C tot 1650 °C (-300 °F tot 3000 °F).
• Butylrubber: Butylrubber membranen zijn niet zo gasdoorlatend. Dat maakt ze geschikter voor toepassingen met gasmedia. Hun temperatuurbereik is -20 °C tot 120 °C (-4 °F tot 248 °F).
• Nitrilrubber: Nitrilrubber membranen zijn geschikt voor toepassingen met media op basis van aardolie. Hun temperatuurbereik is -25 °C tot 56 °C (-40 °F tot 134 °F).

Selectiegids

Om ervoor te zorgen dat de membraanafsluiter optimaal presteert, betrouwbaar is en lang meegaat, moet u aandacht besteden aan de volgende criteria:

1. Media: Begrijp de corrosiviteit van het medium om te bepalen welk materiaal moet worden gekozen voor de klepbehuizing en het membraan.
2. Temperatuur: Zorg ervoor dat het materiaal van het membraan bestand is tegen de minimum- en maximumtemperaturen van de toepassing.
3. Debiet: Selecteer een klepgrootte en -stijl die de gewenste stroomsnelheid voor de toepassing kan leveren.
4. Body
   1. Volle doorlaat: Lage drukval en betere verwerking van slurries en viskeuze vloeistoffen.
   2. Weir: Nauwkeurigere debietregeling.
5. Actuator
   1. Handmatig: Kosteneffectieve en directe regeling van de positie van het diafragma.
   2. Pneumatisch: Heeft perslucht nodig en reageert snel.
   3. Elektrisch: Vereist elektriciteit en biedt een zeer hoge precisie.

Voor- en nadelen

Membraanafsluiters hebben verschillende voor- en nadelen.

Voordelen:

• Lekvrij: Het membraan beschermt een groot deel van de klep tegen de media, zodat er geen pakking en wartels op de stang nodig zijn. Tenzij het membraan breekt, zal er alleen lekkage optreden bij de verbindingspunten en niet via de stang.
• Controle op vervuiling: Media die door de klep stromen hebben alleen interactie met de klepbehuizing en het membraan, dus er is meer controle over de materiaalselectie om vervuiling te voorkomen.
• Stroomregeling: Membraanafsluiters hebben uitstekende debietregulerende eigenschappen over een breed debietbereik.
• Agressieve media: Membraanafsluiters zijn vooral geschikt voor corrosieve, viskeuze en schurende media. Ze werken goed met slurries.
• Eenvoudig onderhoud: Het membraan kan van de klepbehuizing worden verwijderd zonder de klep los te koppelen van het systeem. Dit is voordelig als het membraan moet worden vervangen.

Nadelen:

• Druk- en temperatuurbeperkingen: De meeste membraanmaterialen hebben een beperkt druk- en temperatuurbereik, wat de totale nominale waarde van de klep bepaalt.
• Vervanging van het membraan: Het membraan van de klep is relatief kwetsbaar voor slijtage, waardoor de klep vaker moet worden onderhouden dan bij andere typen kleppen.
• Langzamere bediening: Omdat het multi-turn kleppen zijn, hebben membraanafsluiters langzamere reactietijden dan andere typen kleppen, zoals kogelkleppen en vlinderkleppen.

FAQs

Waar worden membraanafsluiters gebruikt?

Membraanafsluiters kunnen vloeistoffen met vaste deeltjes aan. Ze worden ook gebruikt in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie. Er is weinig interactie tussen de media en de klepcomponenten.

Hoe werkt een membraanafsluiter?

Door de klep te bedienen, wordt het membraan omhoog of omlaag gebracht. De opgeheven hoeveelheid bepaalt de stroomsnelheid. Het membraan vormt een strakke afdichting op de klepzitting om de klep te sluiten.